Расчет сцепления и анализ конструкции

Содержание:

 
 

  Введение……………………………………………………………………

    

1. Техническая  характеристика ЗИЛ-130…………………………………   

1. Конструкция сцепления и приводов управления………………….
2. Классификация сцеплений………………………………………….
3. Анализ использования различных видов конструкций…………...
4. Материалы, применяемые для изготовления основных деталей…
5. Выбор исходных данных……………………………………………        

 

2. Расчет  сцепления и анализ конструкции……………………………..

 

  2.1 Оценка износостойкости сцепления………………………………..

  2.2 Оценка теплонапряжённости сцепления……………………………

  2.3 Расчет  деталей сцепления на прочность…………………………......

    2.3.1 Расчёт нажимных пружин сцепления………………………..

    2.3.2 Расчёт пружин демпфера сцепления…………………………

    2.3.3 Расчёт ступицы ведомого диска………………………………

    2.3.4 Расчет вала сцепления…………………………………………

3. Заключение……………………………………………………………….

4.Список используемой литературы……………………………………

5.Приложение…………………………………………………………….

Введение:

    В данной курсовой работе  рассчитываем сцепление автомобиля с колесной формулой 4×2 полной массы 13677 кг. Прототипом является сцепление автомобиля ЗИЛ-130. Сцепление является головным узлом трансмиссии. Оно размещено между двигателем и коробкой передач и предназначено для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии и их соединения вновь с необходимой плавностью. Сцепление служит также для предохранения деталей трансмиссии от динамических перегрузок.

    Кратковременное отсоединение двигателя от трансмиссии необходимо при переключении передач, при торможении автомобиля, а также при пуске двигателя в холодную погоду, чтобы снизить сопротивление проворачиванию коленчатого вала.

    Плавное соединение двигателя и трансмиссии  необходимо при трогании автомобиля с места, т. е. при разгоне от начальной  скорости v=0 до скорости v_a, соответствующей минимальной устойчивой частоте вращения коленчатого вала; после переключения передач; при маневрировании автомобиля.

    В соответствии с назначением конструкция  сцепления отличается тем, что связь  между ведущими и ведомыми его  частями осуществляется регулируемой силой механического трения (фрикционное сцепление), гидродинамическими силами (гидромуфта) или электромагнитным полем (электромагнитное сцепление). Эти способы связи между ведомыми и ведущими частями сцепления обеспечивают возможность вращения их с различной угловой скоростью (с буксованием), что необходимо для плавного соединения двигателя и трансмиссии, а также ограничивают передаваемый крутящий момент.

1.Техническая характеристикаЗИЛ-130:

Таблица 1.1

 
 
 
 
 

1.1 Конструкция сцепления и приводов

управления.

    На  автомобилях ЗИЛ-130 установлено однодисковое  сцепление с периферийными нажимными пружинами, механическим приводом его выключения и гасителем крутильных колебаний. Ведущую часть сцепления составляют маховик 1 (рис. 1), кожух 10 и нажимной диск 4. Крутящий момент от маховика 1 двигателя передается через болты крепления кожуху 10 сцепления. В три прямоугольные прорези кожуха плотно входят обработанные приливы чугунного нажимного диска 4, передающие вращение от маховика через кожух нажимному диску сцепления.

Ведомой частью сцепления является ведомый диск З. Ступица 25 ведомого диска надета на шлицы ведущего вала коробки передач, через которые крутящий момент от двигателя передается трансмиссии автомобиля. С ведомым диском ступица соединена пружинами 26 и упорными пальцами 24. Опорой для переднего конца ведущего вала служит шарикоподшипник, расположенный в выточке фланца коленчатого вала. Тонкий стальной ведомый диск 3 сцепления сделан разрезным. С обеих сторон к нему приклепаны кольцевые фрикционные накладки из прессованной асбестовой крошки для увеличения трения между дисками при включенном сцеплении.

Сцепление должно плавно включаться при постепенном  отпускании педали, поэтому его ведомый  диск состоит из стального диска  и шести при крепленных к нему волнистых пружинных пластин. Одна из фрикционных накладок (передняя) приклепана непосредственно к диску, а другая (задняя) - к пластинам. При включении сцепления пр. ужинные пластины постепенно выпрямляются, и сила трения между ведомым диском и рабочими поверхностями ведущего диска и маховика плавно увеличивается.

Ведомый диск зажат между ведущим диском и шлифованной поверхностью маховика при помощи восемнадцати пружин 15, под которые со стороны ведущего диска подложены теплоизоляционные шайбы. Назначение этих шайб - предотвратить уменьшение упругости пружин при их нагреве в случае пробуксовывания дисков. От бортовки отверстий кожуха и цилиндрические бобышки ведущего диска центрированы пружинами 15.

Три оттяжных рычага 11 выключения сцепления установлены  в вилках 9 на осях, вращающихся в  игольчатых подшипниках 6. Вилки 9 шарнирно закреплены в кожухе 10 на пружинах регулировочными гайками 8 с конусной поверхностью. Шарнирное крепление вилок оттяжных рычагов к кожуху сцепления объясняется тем, что при включении сцепления вилка вместе с оттяжным рычагом смещается, так как верхний конец рычага перемещается по прямой линии вместе с приливом нажимного диска. В картере сцепления закреплен шаровой палец 14, на котором размещена вилка 22 выключения сцепления. К раме прикреплен кронштейн 18, в котором на втулках установлен валик 20 педали 21 сцепления. При выключении сцепления водитель нажимает ногой на педаль 21, которая через рычаг 17 привода и регулировочную тягу 16 вилкой 22 выключения сцепления перемещает вперед муфту 12 выключения сцепления. Последняя нажимает через подшипник 13 на внутренние концы оттяжных рычагов 11, отводящих нажимной диск 4 от ведомого диска 3, вследствие чего прекращается передача крутящего момента от двигателя к коробке передач, а нога водителя воспринимает силу сжатых пружин 15. 

Рис. 1 - Сцепление  и его привод:

1 - маховик; 2 - картер  сцепления; 3 - ведомый диск; 4 - нажимной  диск; 5, 6 и 13 - подшипники; 7 - масленка; 8 - регулировочная гайка; 9 - опорная  вилка; 10 - кожух сцепления; 11 - оттяжной  рычаг; 12 - муфта выключения сцепления; 14 - шаровой палец; 15 - нажимная пружина; 16 - регулировочная тяга; 17 - рычаг привода; 18 - кронштейн педалей сцепления и тормоза; 19 - пружина педали сцепления; 20 - валик педалей сцепления и тормоза; 21 - педаль сцепления; 22 - вилка выключения сцепления; 23 - пружина вилки выключения сцепления; 24 - упорный палец; 25 - ступица ведомого диска; 26 - пружина гасителя крутильных колебаний; 27 - передний кронштейн; 28 - пробка; 29 - главный цилиндр; 30 - защитный колпак; 31 - задний кронштейн; 32 - эксцентриковый болт; 33 - промежуточный рычаг; 34 - тяга; 35 и 45 - толкатели; 36 и 43 - поршни; 37 - манжета; 38 - стяжная пружина; 39 и 41 - трубопроводы; 40 и 42 - гибкие шланги; 44 - рабочий цилиндр; А - компенсационное отверстие; Б - перепускное отверстие.

Шарикоподшипник 13 муфты 12 выключения сцепления обеспечивает снижение трения и износа рычагов 11. При выключении сцепления переднее кольцо подшипника вращается вместе с оттяжными рычагами. Момент трения в гасителе создается стальными регулировочными шайбами и фрикционными паронитовыми кольцами. Масленка 7 колпачкового типа, установленная в картере 2 сцепления, служит для смазывания муфты выключения сцепления и ее подшипника 13. При повороте колпачка масло из масленки поступает к муфте по гибкому шлангу.

Для полного  включения сцепления необходимо, чтобы зазор между торцом подшипника 13 муфты 12 и головками оттяжных рычагов 11- во включенном сцеплении был равен 3 - 4 мм. Зазор ,регулируют, изменяя регулировочной гайкой длину тяги 16. Все детали сцепления расположены внутри алюминиевого литого картера 2, нижняя съемная половина которого изготовлена из стали.

1.2. Классификация сцеплений

 

    1). По способу передачи крутящего  момента сцепление бывает: фрикционное,  гидравлическое, электромагнитное.

    2). По способу управления различают сцепление с принудительным управлением, с усилителем и без усилителя, а также с автоматическим управлением.

    3). По способу создания давления  на нажимной диск сцепления  делят на пружинные, полуцентробежные  и центробежные.

    4). По форме поверхностей трения различают дисковые, конусные и барабанные сцепления.

    5). По числу ведомых дисков сцепления  бывают одно-, двух- и многодисковые.

1.3 Анализ использования различных видов конструкций

    На  современных автомобилях обычно устанавливают одно- или двухдисковые фрикционные сцепления с принудительным управлением. Такие конструкции позволяют обеспечить основные требования, предъявляемые к сцеплениям.

    Однодисковые  сцепления просты в изготовлении и обслуживании, обеспечивают хороший  отвод теплоты от пар трения, имеют  небольшую массу и высокую износостойкость.

    Двухдисковые  сцепления вызывают необходимость  использования повышенного усилия выключения, имеют большие габариты, значительный момент инерции ведомых  деталей и увеличенный ход  выключения.

    На  многих современных автомобилях и автобусах устанавливают автоматические сцепления для обеспечения плавного трогания с места и переключения передач автоматически.

1.4 Материалы, применяемые для изготовления                                                         основных деталей сцепления

    Рабочие пружины изготавливаются из стали  Сталь 65Г.

    Ведущий диск изготавливают из серого чугуна СЧ 28-48, СЧ 32-52, обладающего хорошими противозадирными и фрикционными свойствами при работе в сочетании с фрикционными накладками.

    Ведомый диск изготавливают из стали, обладающей повышенной упругостью.

    Ступица ведомого диска изготавливают из стали марок Сталь 40 и Сталь 40Х.

    Фрикционные накладки ранее изготавливались из асбеста, металлических наполнителей и связующего вещества (синтетические смолы, каучук), теперь из-за токсичности асбест заменён другими веществами.

    Рычаг выключения сцепления, их оси и опорные  вилки изготавливаются из мало- или среднеуглеродистой стали и подвергают цианированию до твёрдости HRC 56-60.

    Кожух сцепления изготавливают из стали  Сталь 10.

1.5 Выбор исходных данных:

 

Мощность автомобиля  N_е=N_{прототип}*1,3=110,3*1,3=143,3 кВт 

Полная масса  автомобиля: G_a=

Максимальный  крутящий момент: